【摘要】：在車間生產(chǎn)制造過程中,輔助工具扮演著重要角色。各種各樣工具的出現(xiàn)代替了人力,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,這其中手持工具占了很大一部分。車間手持工具主要有電動工具和氣動工具兩種,用于打磨、拋光、鉆孔等。這些工具由于便攜、適用面廣的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,但也引起了另外的問題,手持工具在工作過程中產(chǎn)生較大的振動,長時(shí)間使用會使人手部不適,甚至導(dǎo)致職業(yè)病,特別是在密集拋光打磨車間問題更為嚴(yán)重。因此本課題主要針對密集拋光打磨車間典型手持打磨工具角磨機(jī)的振動控制問題進(jìn)行研究。本文是在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“勞動密集型工業(yè)企業(yè)職業(yè)病危害防護(hù)技術(shù)與裝備研發(fā)”(2016YFC0801700)和國家自然科學(xué)基金“高鐵等超大型結(jié)構(gòu)寬頻聲振預(yù)報(bào)的混合能量流方法”(51675306)資助下完成的。本文以密集拋光打磨車間角磨機(jī)為研究對象,按照“振動問題的提出→振動特性分析→振動控制方法研究→減振設(shè)計(jì)→仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的思路進(jìn)行振動防護(hù)輔助裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)。本文主要進(jìn)行了以下研究工作:第一,首先分析角磨機(jī)的結(jié)構(gòu),建立等效物理模型。分析振源特性,在空轉(zhuǎn)時(shí)振動主要由角磨機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不平衡量所導(dǎo)致,而在打磨時(shí)激勵不僅包含內(nèi)部旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不平衡力還有旋轉(zhuǎn)打磨片與粗糙表面工件之間的接觸力。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對振動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試,測試結(jié)果顯示角磨機(jī)振動屬于寬頻振動,在低頻某些頻率處具有多個振動峰。分析角磨機(jī)振源特性、固有振動特性以及典型場所角磨機(jī)工作時(shí)的振動特點(diǎn),掌握角磨機(jī)振動原因、手持角磨機(jī)系統(tǒng)固有頻率以及各個方向的振動大小,針對性的進(jìn)行后續(xù)振動的控制。第二,采用動力吸振的方法降低振動峰值,分析參數(shù)和布置方案對減振效果的影響,確定適用于本課題的減振方案。設(shè)計(jì)適用于角磨機(jī)結(jié)構(gòu)的懸臂梁式動力吸振器,其結(jié)構(gòu)由懸臂梁和質(zhì)量塊構(gòu)成,調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的位置實(shí)現(xiàn)對頻率的調(diào)節(jié)。利用有限元仿真和模態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法,驗(yàn)證懸臂梁等效剛度計(jì)算方法的可行性。通過仿真和實(shí)驗(yàn)的方式,驗(yàn)證了振動控制的有效性,針對多個頻率分別進(jìn)行布置,可同時(shí)降低多個頻率振動峰值。第三,基于聲子晶體的帶隙特征降低低頻區(qū)域振動,設(shè)計(jì)適應(yīng)角磨機(jī)的阻尼環(huán)結(jié)構(gòu),阻尼環(huán)的周期性布置構(gòu)成局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu),產(chǎn)生低頻、寬帶的振動帶隙。利用理論計(jì)算的方法,得到帶隙的頻率范圍,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證方法,證明其減振有效性。第四,結(jié)合動力吸振器和聲子晶體兩種減振措施,通過仿真和實(shí)驗(yàn)的方法分析減振效果。結(jié)果表明:懸臂梁式動力吸振器和周期性阻尼環(huán)分別起到了各自的減振作用,有效的降低了手傳振動大小。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果顯示:添加減振輔助裝置后,角磨機(jī)手傳振動頻率計(jì)權(quán)加速度由0.9 m/s2降低到0.3 m/s2。本文在角磨機(jī)的結(jié)構(gòu)分析和振動特性分析基礎(chǔ)上,提出人手持角磨機(jī)的等效物理模型,給出了適合于角磨機(jī)的減振措施。結(jié)合動力吸振器與聲子晶體針對角磨機(jī)進(jìn)行減振輔助裝置的設(shè)計(jì),并從仿真和實(shí)驗(yàn)的角度進(jìn)行了減振效果驗(yàn)證。本文研究成果對于手持打磨工具的振動控制和手部職業(yè)病防護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TS914.5
【圖文】：

操作手持打磨工具時(shí)，人體的上肢各部位受到局部振動，亦稱為手傳振動。逡逑振動的作用會導(dǎo)致手部職業(yè)�。郏叮罚�，其主要傷害包括１叫辰動性白指病、腕管綜合癥逡逑等，如圖１－２所示為振動性白指病臨床表現(xiàn)。密集拋光打磨車間是對表面質(zhì)量差逡逑的半成品進(jìn)行表面質(zhì)量處理，主要使用角磨機(jī)進(jìn)行磨削產(chǎn)生較大振動，問題尤為逡逑突出，手部職業(yè)病多發(fā)。逡逑ｍ／ｍ逡逑ＷｉＭ逡逑圖１－２振動性白指病逡逑２逡逑

邐＼逡逑盔�。玻担ュ澹罚担ュ澹痛箦义蠄D１－１邋一些常用工具手傳振動暴露量逡逑操作手持打磨工具時(shí)，人體的上肢各部位受到局部振動，亦稱為手傳振動。逡逑振動的作用會導(dǎo)致手部職業(yè)�。郏叮罚�，其主要傷害包括１叫辰動性白指病、腕管綜合癥逡逑等，如圖１－２所示為振動性白指病臨床表現(xiàn)。密集拋光打磨車間是對表面質(zhì)量差逡逑的半成品進(jìn)行表面質(zhì)量處理，主要使用角磨機(jī)進(jìn)行磨削產(chǎn)生較大振動，問題尤為逡逑突出，手部職業(yè)病多發(fā)。逡逑ｍ／ｍ逡逑ＷｉＭ逡逑圖１－２振動性白指病逡逑２逡逑

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本文編號：2740581